هدف این پایان‌نامه، توسعه روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان برای شبیه‌سازی جریان تراکم¬ناپذیر دو فازی در محیط متخلخل دو بعدی می‌باشد. در این پژوهش، روش‌هایی برای غلبه بر چالش‌های محاسباتی ناشی از توسعه روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان ارائه شده است. رویکرد اصلی پژوهش، تولید شبکه‌های درشت اولیه و دوگانه به عنوان چالش اصلی در تعمیم روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان می‌باشد. الگوریتم‌هایی جدید و کارآمد برای تولید شبکه‌های بی‌سازمان چند مقیاسی قابل تطبیق با روش حجم محدود چند مقیاسی طراحی و ارائه شده است. برای پارتیشن‌بندی شبکه‌های بی‌سازمان و تولید شبکه درشت اولیه، یک الگوریتم جدید بر اساس الگوی چند مرحله‌ای ارائه شده است. برای بهبود کیفیت پارتیشن‌ها در هر مرحله، یک الگوریتم توانمند بر اساس روش جستجوی ممنوع توسعه داده شده است. برای تولید شبکه درشت دوگانه بر روی شبکه درشت اولیه، یک الگوریتم بر اساس اطلاعات هندسی شبکه ریز مقیاس طراحی شده است. الگوریتم‌های ارائه‌ شده برای تولید شبکه‌های درشت اولیه و دوگانه، برای شبیه‌سازی جریان تراکم‌ناپذیر دو فازی در محیط متخلخل به‌کار گرفته شده‌اند. برای بهبود نتایج حل چند مقیاسی در شبکه‌های بی‌سازمان، عملگر حجم محدود چند مقیاسی به عنوان پیش‌شرط در روش تکراری ریچاردسون به‌کار گرفته شده است. برای کاهش خطای روش حجم محدود چند مقیاسی و حذف نوسان‌های غیرفیزیکی فشار در میدان‌های نفوذپذیری به شدت ناهمگن، الگوریتم‌هایی برای تولید شبکه‌های درشت بی‌سازمان تطبیقی بر اساس تغییرات محلی میدان نفوذپذیری ارائه شده است. تولید شبکه درشت اولیه تطبیقی بر اساس جابجایی محلی سلول‌های ریز مقیاس می‌باشد. در این الگوریتم، سلول‌های ریزمقیاس به‌گونه‌ای جابجا می‌شوند که از قرارگیری سلول‌ها با مقادیر نفوذپذیری بسیار پایین و بسیار بالا در مجاورت مرزهای سلول‌های درشت اولیه جلوگیری شود. الگوریتم تولید شبکه درشت دوگانه تطبیقی بر اساس الگوریتم مسیریاب دایکسترا طراحی شده است. در این الگوریتم سلول‌های درشت دوگانه به‌گونه‌ای تولید می‌شوند که از تغییرات شدید مقادیر نفوذپذیری در امتداد مرزهای آن‌ها جلوگیری شود. نتایج شبیه‌سازی عددی برای میدان‌های نفوذپذیری به شدت ناهمگن نشان داده است که شبکه‌های درشت بی‌سازمان تطبیقی تاثیر قابل توجهی بر دقت روش حجم محدود چند مقیاسی دارند.

تولید شبکه¬های سه بعدی و شبیه¬سازی جریان در مخازن هیدروکربوری با شکاف¬های گسسته هدف این پایان¬نامه بوده است. یک الگوریتم جدید به منظور گسسته¬سازی هندسه¬های پیچیده مخازن هیدروکربوری ارائه شده که هم¬زمان فاکتـورهای هندســی و زمین¬شناسی سنگ مخزن را در فرآیند ریزسازی شبکه درنظر می¬گیرد. فرآیند ریزسازی شبکه براساس روش¬های جاگذاری گره و تقسیم سلول بوده است که برای نخستین بار در ریزسازی شبکه¬های مخازن هیدروکربوری استفاده شده است. این روش ریزسازی توانایی تطبیق شبکه براساس پارامترهای هندسی و خواص سنگ مخزن را دارد. همچنین توزیع گره حول موقعیت چاه¬ها و حول هندسه شکاف¬ها به صورت اتوماتیک کنترل می¬شود. قابلیت دیگر این روش امکان تطبیـق هنـدسه شبکـه¬های بی¬سازمان سه¬بعدی بر مبنای نقشه کانتورهای تحت¬الارضی می¬باشد. انواع الگوریتم¬های بهبود کیفیت شبکه شامل روش¬های توپولوژیک و غیرتوپولوژیک در الگوریتم تولیـد شبکـه گنجـانده شده¬اند. الگوریتم¬های توپولوژیک شامل تعویض¬های 2→2، 3→2، 2→3 و 4→4 می¬باشند. کارایی الگوریتم تولید شبکه ارائه شده با گسسته¬سازی هندسه مخزن هیدروکربوری رگ¬سفید و مخزن شکاف¬دار مسجدسلیمان مطالعه و بررسی شده است. در بخش پایانی، محاسباتی بودن شبکه¬های تولید شده با حل جریان دوفازی آب و نفت براساس مدل شبیه¬سازی شکاف¬های گسسته به روش فشار ضمنی- اشباع صریح آزمایش شده است. نتایج عددی این بخش شامل شبیـه¬سازی جـریان در مسئله مخزن پنج- نقطه، بررسی انگشتی¬شدن جریان در نزدیکی چاه تولیدی، شبیـه¬سازی جریان در مخازن شکاف¬دار، بررسی تاثیر شکاف بر مسیر انتقال جریان، بررسی تاثیر شکاف بر بهره¬وری چاه تولیدی و بررسی تاثیر فشار مویینگی بر تولید نفت است. نتایج عددی به دست آمده هم¬خوانی دقیقی با نتایج نرم¬افزار شبیه¬سازی اکلیپس و نتایج معتبر منتشرشده داشته¬اند.